NO142871B - Fremgangsmaate for aa fjerne kvikksoelv fra kvikksoelvholdig slam - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å

fjerne kvikksølv fra kvikksølvholdig slam, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at slammet,

som i seg selv eller etter en spesiell behandling inneholder høyst 50 vekt% fuktighet og i seg selv har eller er gitt en pH-verdi på minst 8, oppvarmes til en temperatur mellom 200

og 3 50°C under et absolutt trykk på 0,06 til 0,1 atmosfærer for avdrivning av kvikksølv, hvoretter kvikksølvet kondenseres fra de ved oppvarmingen dannede damper under opprettholdelse av det lave trykk og ved en temperatur av 20 - 50°C, og tilslutt underkastes den resterende dampfase en avsluttende kondensering av kvikksølvet under et overtrykk av 2 - 3 atmosfærer absolutt trykk ved en temperatur av 5 - 35°C.

Disse trekk ved oppfinnelsen fremgår av patentkravet.

Foreliggende oppfinnelse vedrører således en fremgangsmåte

for å fjerne kvikksølv fra kvikksølvholdig slam hvor slammet først underkastes oppvarming under vakuum og deretter underkastes en trykkbehandling.

Mange kjemiske og elektrokjemiske prosesser, hvori det anvendes kvikksølv eller kvikksølvforbindelser, medfører foru-rensningsproblemer da utstrømningene fra disse prosesser

(vann og avgasser) inneholder kvikksølv i en slik mengde at utslipping ikke kan foretas uten alvorlig fare for omgivelsene.

Det er forslått et antall forskjellige metoder for å fjerne metallisk kvikksølv fra det siam som slippes ut, f.eks. fra elektrolyseceller, fra prosesser som anvender kvikksølv-forbindelser som katalysatorer og så videre.

Slammet kan f.eks. filtreres på roterende filtere under et negativt trykk (for foreløpig fjernelse av vann) og underkastes deretter oppvarming og tørking i flere ovner, under opp-samling av kvikksølv som destillerer av i kondensatorsystemer

(Chemical Engineering Progress, mars. 1974, sidene 73 - 80)

eller det er mulig å anvende en behandling med harpikser som virker som chelaterende forbindelser og som kan regenereres slik at gjenvinning av utskilt kvikksølv gjøres mulig (Chemical Economy and Engineering Review, 6, 1972 sidene 64 - 65) .

I det britiske patentskrift 1.121.845 anvendes det en gasstrøm av f.eks. nitrogen, hydrogen eller andre gasser og dette betyr en komplisering i forhold til den enkle fremgangsmåte som ut-gjør den foreliggende oppfinnelse.

Det nevnte patentskrift vedrører en lønnsom gjenvinning av kvikksølv fra brukte.katalysatorer mens interesseområdet ved den foreliggende oppfinnelse mer ligger innen miljøvern, hvor det dreier seg om å bortskaffe mengder av kvikksølv uten tanke på lønnsom gjenvinning. Det er av økologiske hensyn at det ønskes at så lite restinnhold av kvikksølv som overhodet mulig i de behandlede materialer, som i seg selv på forhånd inneholder bare små mengder kvikksølv.

Det britiske patentskrift opererer med et restinnhold av Hg

pa 10 -2% mens det ved den foreliggende oppfinnelse dreier seg om restinnhold av kvikksølv så • lave som 10 —8% slik at bare mengdeforholdene gjør at prosessene ikke blir sammenlignbare.

Det amerikanske patentskrift 2.090.472 vedrører ekstraksjon av kvikksølv fra kvikksølvholdige malmer, som f.eks. sinober, i en roterende oppvarmet retorte og har også heller lite til felles med den foreliggende oppfinnelse.

Ingen av de ovennevnte prosesser tillater imidlertid fjernelse av kvikksølv i tilfredsstillende grad (det har hittil aldri vært mulig på en tilfredsstillende måte å komme under 0,1 deler kvikksølv pr. million deler slam).

Ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan restslam

og kondensater tømmes ut uten at det lenger opptrer forurens-ningsfare, i og med at fjernelsen av kvikksølv kan drives så langt at det i de nevnte restslam oppnås kvikksølvinnhold av størrelsesorden 10 %. Både den faste og gassformede rest-fase inneholder kvikksølv i en størrelsesorden på bare 10 —8%.

For at fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen skal lettere forstås skal det beskrives et spesielt kontinuerlig system egnet for den praktiske gjennomføring av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen.

Med henvisning til den vedføyde tegning, kan fremgangsmåten betraktes som gjennomført i to trinn, som tilsvarer to adskilte seksjoner, det vil si en ovn for kontinuerlig røsting av slammet og et kondensasjonssystem som sammen med røsteovnen holdes på et lavt trykk ved hjelp av vakuumanordninger, etter-'fulgt av en trykksone for den avsluttende kondensering av kvikksølvet.

Den ovn som er beskrevet heri er av den kontinuerlige type,

som oppvarmes indirekte ved hjelp av elektriske motstandselementer. Ovnen består av vannrett sylindrisk legeme 1 som oppvarmes fra utsiden ved hjelp av et sett motstandselementer 2, uavhengig av hverandre, slik at oppvarmingen- kan skje i flere trinn, i samsvar med belastningen på ovnen og konsentra-sjonen av vann og kvikksølv.

Ved den ene ende av det sylindriske legeme er munningen for

det vannrette slaminnløp 3 anordnet, og ved den annen ende er det tildannet en "dom" 4 for uttrekking av damper, og i den nedre del en munning 5, med diameter tilsvarende ovns-diameteren, for utslipping av renset aske. Slamtilførsels-mekanismen er av typen med en skrupresse 6 (skruens stigning blir mindre og mindre) med et ekstruderingshode utstyrt med kutteblader. Systemet drives ved hjelp av en elektrisk motor med reduksjonsdrift med hastighetsvariator 7.

Ved en slik anordning oppnås under drift av anlegget en fullstendig tetning mot tap av vakuum i systemet. Den automatiske variasjon av omdreiningshastigheten av tilførselsskruen er en funksjon av temperaturen av dampene (t) i endeseksjonen av ovnene. Det produkt som føres inn i ovnen må være et slam med høyst 45 - 50 % fuktighet og som er nøytralisert (i til-felle det er surt) til en pH-verdi som er avgjort alkalisk

(8 til 9). I det indre av det sylindriske legeme roteres en aksel 8 utstyrt med skruen 9 for tilførsel av material, utstyrt med spesielle skrapeblader 10, idet disse sikrer oppvarming av slammet under røstingen mens det videre sikres at skruen ikke på noen måte kan sette set fast.

Omdreiningen av skruen besørges ved hjelp av en hastighets-reduserende kobling 11, anordnet ved hvilken som helst ende av ovnens sylindriske legeme, idet den elektriske motor 12

(med to hastigheter) er av den type som overfører dreie-momentet ved hjelp av magnetiske koblinger slik at det sikres absolutt vakuumtetthet. °

Enheten for hastighetsreduksjon 11 kan om nødvendig anordnes

i et vakuumkammer 13 skilt fra ovenslegemet ved hjelp av en membrantetning. Driften av ovnene er meget enkel og fullstendig automatisk.

Slammet som kommer fra tilførselsekstruderen føres fremover ved hjelp av skruen slik at etter at det først er avvannet blir det etter hvert røstet idet resultatet blir avdestilla-sjon av kvikksølvinnholdet.

Arbeidsbetingelsene er 0,06 atmosfærer absolutt trykk ved omtrent 250°C, idet disse betingelser er slik at det sikres avdamping av alt kvikksølv som inneholdes i slammet. Be-tingelsene som angis ovenfor opprettholdes automatisk ved til-før sel shastigheten for slammet og ved følgende driftsparametere: a) omdreiningshastigheten for tilførselsskruen (2 hastigheter) b) innkobling av forskjellige sett av elektriske motstandselementer.

Det er således mulig å sikre at kvikksølvinnholdet i asken

som kommer ut fra skruen er praktisk talt 0.

I og med at det er viktig å sikre at all damp som utvikles fra slammet i endedelen av ovnen føres mot kondensasjonssystemet mens det samtidig kreves at den aske som tømmes ut fjernes kontinuerlig fra systemet som befinner seg under et undertrykk, er følgende forholdsregel iaktatt.

Den aske som kommer ut fra skruen faller ned i en kanal 14,

som også oppvarmes av elektriske motstandselementer, og føres til en beholder 15, idet den siste holdes på det nevnte undertrykk under innvirkning av et såkalt "fallvannsrør" hvori et visst nivå 16 av vann opprettholdes, slik at det opptrer en samvirkning med sugesiden av vakuumpumpen 23.

Temperaturen i dette vann holdes ved hjelp av et automatisk system konstant ved en verdi (på omtrent 37°C) som er noe over den temperatur som tilsvarer damptrykket for vann under de samme betingelser for normal drift ved 0,06 atmosfærer absolutt trykk (t° = 35,8°C). Denne forholdsregel virker slik, at når den varme aske faller ned i vannet, passerer en viss mengde damp (som en direkte funksjon av asketemperaturen og den spesifikke varme av asken) ved overoppheting på grunn av de varme vegger av kanalen til 250°C i motstrøm i forhold til aksen og forhindrer en kondensasjon av kvikksølv og således unngås nærvær av metall i den aske som slippes ut.

For å fremme oppløsningen av asken i vannet er der en pumpe 17 som gir en kraftig resirkulasjon gjennom oppløseren.

Med et konvensjonelt nivå-kontrollsystem tilføres til slutt termostat-styrt vann ettersom den oppløste aske trekkes ut.

De damper som kommer ut fra domen 4 i ovnen ved temperatur 250°C inneholder nesten fullstendig overopphetet damp som i over-veiende grad skriver seg fra fuktighetsinnholdet i det til-førte slam plus motstrøms-vaskedampen for det rensede slam og selvfølgelig kvikksølvdamper.

All denne damp og gass føres til en loddrett rørbuntkondensator 18 som er vannavkjølt (behandling i rørene på grunn av mulig-heten for medrevet støv).

Kondensatet samles i bunnseksjonen av en akkumulator 19 med væsketetning, som holdes på det nevnte undertrykk ved hjelp av et "fallvannsrør" og med utløp) i direkte forbindelse uten trykkforskjell, med en lavereliggende atmosfærisk oppsamlings-beholder 20, slik at det også her opptrer en samvirkning med sugesiden av vakuumpumpen 23.

Et slikt kondensat består av vann og kvikksølv, idet vann strømmer ut gjennom et overløpsutløp 21 mens kvikksølv automatisk slippes ut ved hjelp av en hevert 22 fra bunnen av beholderen.

Dampfasen i akkumulatoren 19 består av damp plus spor av kvikksølvdamper plus unngåelige ikke-kondenserte fraksjoner. Disse siste består nesten utelukkende av luft som skriver seg fra luft som er oppløst i vann for oppløsning av asken og luftinnesluttet i det nøytraliserte tilførte slam.

Disse damper trekkes ut av en væskeringspumpe 23, som hjelper til med å holde systemet ved et trykk på 0,06 atmosfærer absolutt trykk.

Det er klart at prosentinnholdet av kvikksølvdamper ved inn-takssiden av pumpen er en direkte funksjon av temperaturen i kjølevannet, i kondensator-varmeveksleren 18, for således å sikre en verdi på høyst 0,1 mg Hg pr. normal kubikkmeter atmosfærisk utstrømning. Den utstrømning som leveres av trykksiden av pumpen sendes til en ytterligere vannkondensator 24 hvor det ved et trykk på 1 - 3 atmosfærer, styrt ved hjelp av en trykk-regulator, foretas en ytterligere og endelig kondensering.

Som et alternativ, hvis spesifikasjonene av vakuumpumpen ikke tillater en så stor trykksenkning, kan kjølemidlet for konden-satoren 24 også være vakuumavkjølt til i det minste så lav temperatur som 4 til 6°C ved hjelp av et kjølesystem som bare behøver å ha meget små dimensjoner på grunn av de små mengder vann det dreier seg om.

Mengden av atmosfærisk utstrømning er bare av størrelsesorden noen få titalls liter pr. time med et innhold av Hg som alltid er mindre enn 0,1 mg pr. normal kubikkmeter luft.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for å fjerne kvikksølv fra kvikksølvholdig slam, karakterisert ved at slammet, som i seg selv eller etter en spesiell behandling inneholder høyst 50 vekt% fuktighet og i seg selv har eller er gitt en pH-verdi på minst 8, oppvarmes til en temperatur mellom 200 og 350°C under et absolutt trykk på 0,06 til 0,1 atmosfærer for avdrivning av kvikksølv, hvoretter kvikksølvet kondenseres fra de ved oppvarmingen dannede damper under opprettholdelse av det lave trykk og ved en temperatur av 20 - 50°C, og tilslutt underkastes den resterende dampfase en avsluttende kondensering av kvikksølvet under et overtrykk av 2 - 3 atmosfærer absolutt trykk ved en temperatur av 5 - 35°C.